DE102004037356A1

DE102004037356A1 - Wall structure for limiting a hot gas path

Info

Publication number: DE102004037356A1
Application number: DE102004037356A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Rathmann
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: Ansaldo Energia IP UK Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-07-31
Also published as: DE102004037356B4; MXPA05007887A; EP1621736A3; KR20060048985A; ES2421907T5; US20090155054A1; ES2421907T3; EP1621736A2; US9353638B2; EP1621736B1; US20060137351A1; KR101259179B1; EP1621736B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wandstruktur (1) zur Begrenzung eines Heißgaspfads (4) in einer Gasturbine oder Brennkammer, mit wenigstens zwei in einem Verbindungsbereich (5) zueinander benachbart angeordneten Wandsegmenten (2, 3), wobei DOLLAR A - im Verbindungsbereich (5) eine Stirnseite (6) des einen Wandsegments (2) einer Stirnseite (7) des anderen Wandsegments (3) gegenüberliegend angeordnet ist, DOLLAR A - die Stirnseiten (6, 7) voneinander beabstandet sind und zwischen sich einen Spalt (8) ausbilden, der von einer dem Heißgaspfad (4) zugewandten Innenseite (9) zu einer vom Heißgaspfad (4) abgewandten Außenseite (10) der Wandsegmente (2, 3) führt, DOLLAR A - die Stirnseiten (6, 7) jeweils eine zum Spalt (8) hin offene Aufnahmenut (11) aufweisen, DOLLAR A - ein den Spalt (8) überbrückendes Dichtelement (15) in die Aufnahmenuten (11) eingesetzt ist. DOLLAR A Um verschiedene Relativlagen zwischen den Wandsegmenten (2, 3) zu ermöglichen, ist das Verhältnis des Abstandes (A) zwischen zwei Nutwänden (14) zur Dicke (S) des Dichtelements (15) größer oder gleich 1,1.The invention relates to a wall structure (1) for delimiting a hot gas path (4) in a gas turbine or combustion chamber, with at least two wall segments (2, 3) arranged adjacent to one another in a connection region (5), wherein DOLLAR A - in the connection region (5) Front side (6) of the one wall segment (2) an end face (7) of the other wall segment (3) is arranged opposite DOLLAR A - the end faces (6, 7) are spaced apart and form between them a gap (8), of an inner side (9) facing the hot gas path (4) leading to an outer side (10) of the wall segments (2, 3) away from the hot gas path (4), DOLLAR A - the end faces (6, 7) each lead to the gap (8) have open receiving groove (11), DOLLAR A - a gap (8) bridging sealing element (15) is inserted into the receiving grooves (11). DOLLAR A In order to allow different relative positions between the wall segments (2, 3), the ratio of the distance (A) between two groove walls (14) to the thickness (S) of the sealing element (15) is greater than or equal to 1.1.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandstruktur zur Begrenzung eines Heißgaspfads in einer Gasturbine oder in einer Brennkammer, insbesondere einer Gasturbine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to a wall structure for confinement a hot gas path in a gas turbine or in a combustion chamber, in particular one Gas turbine, with the features of the preamble of claim 1.

Aus der EP 1 033 477 B1 ist eine Wandstruktur dieser Art bekannt, und zwar in Form eines Gasturbinen-Mantelrings, der aus einer Vielzahl von Mantel- bzw. Wandsegmenten aufgebaut ist, die zylinderförmig angeordnet sind. Dabei sind je zwei Wandsegmente in einem Verbindungsbereich zueinander benachbart angeordnet. In diesem Verbindungsbereich ist jeweils eine Stirnseite des einen Wandsegments einer Stirnseite des anderen Wandsegments gegenüberliegend angeordnet. Die Stirnseiten sind voneinander beabstandet und bilden zwischen sich einen Spalt aus, der von einer dem Heißgaspfad zugewandten Innenseite der Wandsegmente zu einer vom Heißgaspfad abgewandten Außenseite der Wandsegmente führt. Die sich am Spalt gegenüberliegenden Stirnseite der Wandsegmente weisen jeweils eine zum Spalt hin offene Aufnahmenut auf. Die Aufnahmenuten sind bezüglich des Spalts einander gegenüberliegend angeordnet und dienen zur Aufnahme eines den Spalt überbrückenden Dichtelements. Zur Kühlung der Wandsegmente im Verbindungsbereich enthält eines der Wandsegmente ein Loch, das von der Außenseite dieses Wandsegments zu dessen Innenseite oder zu dessen Stirnseite führt. Um eine direkte Beaufschlagung des Dichtelements mit den Heißgasen zu vermeiden, ist bei der bekannten Wandstruktur das eine Wandsegment an der Innenseite mit einem von der Stirnseite abstehenden Vorsprung ausgestattet, der in eine Ausnehmung hineinragt, die an der Stirnseite des anderen Wandsegments an dessen Innenseite ausgespart ist. Der Vorsprung besitzt dabei einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt, wodurch sich für den Spalt eine Schikane mit zwei rechtwinkligen Umlenkungen ergibt.From the EP 1 033 477 B1 a wall structure of this type is known, in the form of a gas turbine shroud, which is composed of a plurality of shell or wall segments, which are arranged in a cylindrical shape. In this case, each two wall segments are arranged adjacent to each other in a connection region. In this connection region in each case one end face of the one wall segment of an end face of the other wall segment is arranged opposite one another. The end faces are spaced apart from each other and form a gap between them, which leads from an inner side of the wall segments facing the hot gas path to an outer side of the wall segments facing away from the hot gas path. The end face of the wall segments lying opposite to the gap each have a receiving groove open toward the gap. The receiving grooves are arranged opposite each other with respect to the gap and serve to receive a sealing element bridging the gap. For cooling the wall segments in the connection region, one of the wall segments contains a hole which leads from the outside of this wall segment to the inside or to the end face thereof. In order to avoid a direct loading of the sealing element with the hot gases, in the known wall structure, the one wall segment on the inside is provided with a protruding from the front projection which protrudes into a recess which is recessed on the front side of the other wall segment on the inside , The projection has a substantially rectangular cross-section, resulting in a chicane with two right-angle deflections for the gap.

Bei der bekannten Wandstruktur weist das Dichtelement einen Rechteckquerschnitt auf. Die Aufnahmenuten sind dazu im wesentlichen komplementär geformt, so dass bei jeder Aufnahmenut zwei einander gegenüberliegende Nutwände parallel zueinander verlaufen. Für eine effiziente Dichtungswirkung ist ein Abstand zwischen den Nutwänden im wesentlichen gleich groß wie eine Dicke des Dichtelements. Das Dichtelement ist somit im wesentlichen passgenau in die Aufnahmenuten eingesetzt.at the known wall structure, the sealing element has a rectangular cross-section on. The receiving grooves are for this purpose formed substantially complementary, so that each receiving groove two opposite each other groove walls parallel to each other. For an efficient sealing effect is a distance between the groove walls substantially the same size as a thickness of the sealing element. The sealing element is thus substantially accurate used in the grooves.

Die Herstellung der Wandsegmente ist toleranzbehaftet. Des Weiteren ist auch der Zusammenbau der Wandstruktur toleranzbehaftet. Diese Herstellungstoleranzen können im zusammengebauten Zustand zu unterschiedlichen Relativlagen zwischen benachbarten Wandsegmenten führen. Des Weiteren können im Betrieb der Gasturbine bzw. der Brennkammer thermische Ausdehnungseffekte ebenfalls zu sich ändernden Relativlagen bei benachbarten Wandsegmenten führen. Bei der bekannten Wandstruktur führt jedoch eine von der gewünschten Soll-Relativlage zwischen benachbarten Wandsegmenten abweichende Ist-Relativlage zum einen zu einer erschwerten Montage des Dichtelements und zum anderen im Betrieb der Gasturbine bzw. der Brennkammer zu hohen Belastungen und/oder Beschädigungen des Dichtelements bzw. der Wandsegmente im Verbindungsbereich.The Production of the wall segments is subject to tolerances. Furthermore is also the assembly of the wall structure tolerant. These Manufacturing tolerances can in the assembled state to different relative positions between adjacent Lead wall segments. Furthermore you can during operation of the gas turbine or the combustion chamber thermal expansion effects also to changing ones Lead relative positions in adjacent wall segments. In the known wall structure leads however one of the desired Target relative position between adjacent wall segments deviating Is relative position on the one hand to a difficult assembly of the sealing element and on the other during operation of the gas turbine or the combustion chamber high loads and / or damage the sealing element or the wall segments in the connection area.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Wandstruktur der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere die Gefahr von Beschädigungen aufgrund variierender Relativlagen zwischen benachbarten Wandsegmenten reduziert ist.Here The invention aims to remedy this. The invention, as in the claims is employed dealing with the problem, for a wall structure of the type mentioned an improved embodiment specify, in particular, the risk of damage due to varying relative positions between adjacent wall segments is reduced.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this Problem with the objects the independent one claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen dem Dichtelement und den Aufnahmenuten in der Dickenrichtung des Dichtelements ein Spiel vorzusehen, das so dimensioniert ist, dass toleranzbedingte und durch thermische Ausdehnungseffekte erzeugte Relativlagenänderungen zwischen den benachbarten Wandsegmenten ohne Verklemmen des Dichtelements in den Aufnahmenuten toleriert werden können. Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass ein passgenaues Einsetzen des Dichtelements in die Aufnahmenuten nicht erforderlich ist, um eine hinreichende Dichtwirkung zu erzielen. Es hat sich gezeigt, dass eine ausreichende Dichtwirkung bereits dann festgestellt werden kann, wenn das Dichtelement in jeder Aufnahmenut an jeweils einer der Nutwände flächig oder linienförmig anliegt. Das für diesen Zweck erforderliche Mindestspiel ergibt sich erfindungsgemäß, wenn ein Verhältnis des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Nutwänden zur Dicke des Dichtelements größer oder gleich 1,1 ist, wobei hierzu der Abstand der Nutwände am Nutgrund, also unmittelbar vor dem Nutgrund bzw. unmittelbar vor einem ggf. vorhandenen Übergang zwischen den Nutwänden und dem Nutgrund gemessen wird.The invention is based on the general idea to provide between the sealing element and the grooves in the thickness direction of the sealing element a game that is dimensioned so that tolerance-induced and caused by thermal expansion effects Relativlagenänderungen between the adjacent wall segments can be tolerated without jamming of the sealing element in the grooves , The invention uses the knowledge that a precise insertion of the sealing element into the receiving grooves is not required in order to achieve a sufficient sealing effect. It has been shown that a sufficient sealing effect can already be determined when the sealing element in each receiving groove abuts against one of the groove walls in a planar or linear manner. The minimum clearance required for this purpose results according to the invention, when a ratio of the distance between the opposite groove walls to the thickness of the sealing element is greater than or equal to 1.1, for which purpose the distance of the groove walls on the groove base, ie immediately before the groove bottom or immediately in front of a possibly existing transition between the groove walls and the groove bottom is measured.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform können sich die Nutwände parallel zueinander erstrecken. Bei einer solchen Ausgestaltung werden für das Verhältnis von Abstand zu Dicke Werte bevorzugt, die in einem Bereich von 2,5 bis 3,5 liegen. Hierdurch können relativ große Lageänderungen zwischen den über den Verbindungsbereich miteinander gekoppelten Wandsegmenten toleriert werden.at a preferred embodiment can the groove walls extend parallel to each other. In such an embodiment be for that relationship from distance to thickness values in a range of 2.5 to 3.5 lie. This allows relatively large Changes in position between the over tolerates the connection region coupled to each other wall segments become.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Aufnahmenuten jeweils einen sich bis zu einer Nutöffnung aufweitenden konischen Querschnitt aufweisen. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Aufnahmenuten verlaufen deren Nutwände bis zum Nutgrund geneigt zueinander. Für das Verhältnis von Abstand zu Dicke werden dann Werte bevorzugt, die zwischen 1,2 und 1,9 liegen. Wichtig ist auch hier, dass der Abstand zwischen den Nutwänden am Nutgrund gemessen wird. Durch den sich trichterförmig aufweitenden Nutquerschnitt kann für einen relativ großen Bereich unterschiedlicher Relativlagen der benachbarten Wandsegmente eine klemmfreie Beweglichkeit des Dichtelements und somit eine hinreichende Dichtungswirkung gewährleistet werden.at another embodiment can they Receiving grooves each one expanding up to a slot opening have conical cross-section. In such an embodiment the grooves extend their groove walls inclined to the groove bottom to each other. For The relationship from distance to thickness then values are preferred which are between 1.2 and 1.9 are. It is also important here that the distance between the groove walls is measured at the groove bottom. By the funnel-shaped widening Groove cross-section can for a relatively large one Range of different relative positions of the adjacent wall segments a jam-free mobility of the sealing element and thus a sufficient Guaranteed sealing effect become.

Bei einer Wandsegmenten-Paarung, bei welcher das eine Wandsegment einen Vorsprung aufweist, der in eine am anderen Wandsegment ausgebildete Ausnehmung hineinragt, schlägt die Erfindung vor, den Vorsprung mit einem konischen Querschnitt auszustatten, so dass dieser sich zum Spalt hin verjüngt. Auch diese Maßnahme führt zu einer erhöhten Beweglichkeit zwischen den benachbarten Wandsegmenten und reduziert gleichzeitig die Gefahr, dass durch Relativbewegungen zwischen den Wandsegmenten der Spalt dadurch verschlossen wird, dass der Vorsprung an einem Wandabschnitt der Ausnehmung zur Anlage kommt.at a wall segment pairing, wherein the one wall segment a Projection, which is formed in a on the other wall segment Recess protrudes, beats the invention before, the projection with a conical cross section equip so that it tapers towards the gap. Also This measure leads to an elevated one Agility between the adjacent wall segments and reduced at the same time the risk that by relative movements between the wall segments the gap is closed by the projection on one Wall section of the recess comes to rest.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Wandstruktur ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the wall structure according to the invention arise from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components. Show, respectively schematically

1 einen stark vereinfachten Querschnitt durch einen Verbindungsbereich zweier benachbarter Wandsegmente einer Wandstruktur nach der Erfindung, 1 a greatly simplified cross section through a connecting region of two adjacent wall segments of a wall structure according to the invention,

2 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 2 a view like in 1 but in another embodiment,

3 eine vergrößerte Detailansicht des Verbindungsbereichs bei einem der Wandsegmente aus 2, 3 an enlarged detail view of the connection area at one of the wall segments 2 .

4 eine Ansicht wie in 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 4 a view like in 3 but in another embodiment,

5 eine Ansicht wie in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 5 a view like in 2 but in another embodiment,

6 eine Ansicht wie in 5, jedoch bei einer anderen Relativlage zwischen den Wandsegmenten. 6 a view like in 5 but with a different relative position between the wall segments.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

Entsprechend 1 weist eine hier nur in einem kleinen Ausschnitt dargestellte Wandstruktur 1 zumindest zwei Wandsegmente 2, 3 auf, die hier jeweils nur in einem kleinen stirnseitigen Randbereich dargestellt sind. Üblicherweise umfasst die Wandstruktur 1 eine Vielzahl derartiger Wandsegmente 2, 3 und dient zur Begrenzung eines Heißgaspfads 4 in einer nicht gezeigten Gasturbine oder in einer nicht gezeigten Brennkammer, insbesondere einer Gasturbine. Zweckmäßig kann die Wandstruktur 1 einen Mantelring der Gasturbine oder der Brennkammer bilden, bei dem die einzelnen Wandsegmente 2, 3 zylinderförmig angeordnet sind und Mantelsegmente des Mantelrings bilden.Corresponding 1 has a wall structure shown here only in a small section 1 at least two wall segments 2 . 3 on, which are shown here only in a small frontal edge area. Usually, the wall structure comprises 1 a plurality of such wall segments 2 . 3 and serves to limit a hot gas path 4 in a gas turbine not shown or in a combustion chamber, not shown, in particular a gas turbine. Suitably, the wall structure 1 form a shroud of the gas turbine or the combustion chamber, wherein the individual wall segments 2 . 3 are cylindrical and form shell segments of the shroud.

1 zeigt dabei einen Verbindungsbereich 5, in dem zwei Wandsegmente 2, 3 zueinander benachbart angeordnet sind. Dieser Verbindungsbereich 5 ist dabei durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet. In diesem Verbindungsbereich 5 sind eine Stirnseite 6 des einen Wandsegments 2 und eine Stirnseite 7 des anderen Wandsegments 3 einander gegenüberliegend angeordnet. Die beiden Stirnseiten 6, 7 sind dabei voneinander beabstandet und können dadurch zwischen sich einen Spalt 8 ausbilden. Dieser Spalt 8 führt von einer dem Heißgaspfad 4 zugewandten Innenseite 9 der Wandsegmente 2, 3 zu einer vom Heißgaspfad 4 abgewandten Außenseite 10 der Wandsegmente 2, 3. Jede der Stirnseiten 6, 7 enthält jeweils eine zum Spalt 8 hin offene Aufnahmenut 11, die jeweils einen Nutgrund 12, eine dem Nutgrund 12 gegenüberliegende Nutöffnung 13 und zwei einander gegenüberliegende Nutwände 14 aufweisen. Die Aufnahmenuten 11 der beiden Stirnseiten 6, 7 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Um den Spalt 8 abzudichten, ist in die Aufnahmenuten 11 ein Dichtelement 15 eingesetzt, das den Spalt 8 überbrückt und hierzu in beide Aufnahmenuten 11 eingreift. Das Dichtelement 15 ist üblicherweise ein bandförmiger Körper aus Metall und besitzt vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt. Dabei können die Ecken dieses Rechteckquerschnitts mehr oder weniger stark abgerundet sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Querschnittsgeometrien für das Dichtelement 15 denkbar. Beispielsweise kann das Dichtelement 15 einen rhombusförmigen Querschnitt aufweisen. 1 shows a connection area 5 in which two wall segments 2 . 3 are arranged adjacent to each other. This connection area 5 is characterized by a curly bracket. In this connection area 5 are a front page 6 one wall segment 2 and a front side 7 of the other wall segment 3 arranged opposite each other. The two front sides 6 . 7 are spaced apart from each other and can thereby between them a gap 8th form. This gap 8th leads from a hot gas path 4 facing inside 9 the wall segments 2 . 3 to one from the hot gas path 4 opposite outside 10 the wall segments 2 . 3 , Each of the front ends 6 . 7 each contains one to the gap 8th open receiving groove 11 , each with a groove bottom 12 , one of the groove bottom 12 opposite slot opening 13 and two opposing groove walls 14 exhibit. The recording grooves 11 the two end faces 6 . 7 are arranged opposite each other. To the gap 8th seal, is in the grooves 11 a sealing element 15 used that the gap 8th bridged and this in both Auf nahmenuten 11 intervenes. The sealing element 15 is usually a band-shaped body made of metal and preferably has a rectangular cross-section. The corners of this rectangular cross-section can be more or less rounded. In principle, however, other cross-sectional geometries for the sealing element 15 conceivable. For example, the sealing element 15 have a rhombus-shaped cross-section.

Das Dichtelement 15 kann beispielsweise eine Dicke S aufweisen, die in einem Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm liegt.The sealing element 15 For example, it may have a thickness S which is in a range of 0.2 mm to 1.5 mm.

Erfindungsgemäß greift das Dichtelement 15 mit seitlichem Spiel in die Aufnahmenuten 11 ein. Zu diesem Zweck ist ein Abstand A zwischen den Nutwänden 14 der jeweiligen Nut 11 größer als die Dicke S des Dichtelements 15. Zur Realisierung eines erwünschten Mindestspiels ist ein Verhältnis des Abstands A zur Dicke S größer oder gleich 1,1. Der Abstand A zwischen den Nutwänden 14 ist dabei am Nutgrund 12 zu messen, also unmittelbar vor dem Nutgrund 12 bzw. unmittelbar vor einem ggf. vorhandenen abgerundeten Übergang der Nutwände 14 zum Nutgrund 12. Bei einer Nutgeometrie, wie sie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform gewählt ist, kann der Abstand A an einer beliebigen Stelle zwischen Nutgrund 12 und Nutöffnung 13 gemessen werden, da dort die Nutwände 14 parallel zueinander angeordnet sind. Die Dicke S des Dichtelements 15 kann bei der hier gezeigten Ausführungsform an einer beliebigen Stelle gemessen werden, da der Rechteckquerschnitt des Dichtelements 15 eine konstante Dicke S besitzt. Sofern ein Dichtelement 15 verwendet wird, das eine über die Breite des Dichtelements 15 variierende Dicke S aufweist, so ist die Dicke S an dem dem jeweiligen Nutgrund 12 zugewandten seitlichen Ende des Dichtelements 15 zu messen.According to the invention, the sealing element engages 15 with lateral play in the grooves 11 one. For this purpose, a distance A between the groove walls 14 the respective groove 11 greater than the thickness S of the sealing element 15 , To achieve a desired minimum clearance, a ratio of the distance A to the thickness S is greater than or equal to 1.1. The distance A between the groove walls 14 is at the bottom of the groove 12 to measure, so immediately before the bottom of the groove 12 or immediately before a possibly existing rounded transition of the groove walls 14 to the groove bottom 12 , In a groove geometry, as in the in 1 shown embodiment, the distance A at any point between the groove bottom 12 and groove opening 13 be measured, since there are the groove walls 14 are arranged parallel to each other. The thickness S of the sealing element 15 can be measured at any point in the embodiment shown here, since the rectangular cross-section of the sealing element 15 has a constant thickness S. If a sealing element 15 is used, the one across the width of the sealing element 15 having varying thickness S, the thickness S is at the respective groove bottom 12 facing lateral end of the sealing element 15 to eat.

Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Spiel, bei dem gilt: A/S ≥ 1,1, kann erreicht werden, dass die benachbarten Wandsegmente 2, 3 zueinander unterschiedliche Relativlagen aufweisen können, bei denen jeweils eine hinreichende Dichtungswirkung gewährleistet werden kann. Eine Variation der Relativlagen benachbarter Wandsegmente 2, 3 kann durch thermische Ausdehnungseffekte entstehen. Ebenso können Herstellungstoleranzen für unterschiedliche Relativlagen benachbarter Wandsegmente 2, 3 verantwortlich sein.By the inventively provided game, in which applies: A / S ≥ 1.1, it can be achieved that the adjacent wall segments 2 . 3 each other may have different relative positions, in each case a sufficient sealing effect can be ensured. A variation of the relative positions of adjacent wall segments 2 . 3 can be caused by thermal expansion effects. Similarly, manufacturing tolerances for different relative positions of adjacent wall segments 2 . 3 to be responsible.

Die Dichtungswirkung der so bereitgestellten Spaltabdichtung wird durch eine Kraft erreicht, mit welcher das Dichtelement 15 an die näher am Heißgaspfad 4 angeordneten Nutwände 14 angedrückt wird. Diese Kraftwirkung kann beispielsweise durch den Druck eines Kühlmediums, durch Fliehkräfte, durch Federkräfte oder dgl. erzeugt werden.The sealing effect of the thus provided gap seal is achieved by a force with which the sealing element 15 to the closer to the hot gas path 4 arranged groove walls 14 is pressed. This force effect can be generated, for example, by the pressure of a cooling medium, by centrifugal forces, by spring forces or the like.

Für die in 1 gezeigte Ausführungsform, bei der sich die einander gegenüberliegenden Nutwände 14 innerhalb der jeweiligen Aufnahmenut 11 parallel zueinander erstrecken, werden für das Verhältnis von Abstand A zu Dicke S Werte bevorzugt, die in einem Bereich von 2,5 bis 3,5 liegen. Durch diese Abstimmung der Dimensionierungen von Aufnahmenuten 11 und Dichtelement 15 können übliche Fertigungstoleranzen und übliche Wärmedehnungen von der im Verbindungsbereich 15 realisierten Spaltabdichtung ohne Beschädigung toleriert werden.For the in 1 shown embodiment in which the opposing groove walls 14 within the respective receiving groove 11 extend parallel to each other, values are preferred for the ratio of distance A to thickness S, which are in a range of 2.5 to 3.5. By this vote the dimensions of grooves 11 and sealing element 15 can usual manufacturing tolerances and conventional thermal expansions of the in the connection area 15 realized gap seal can be tolerated without damage.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform verlaufen die Nutwände 14 zueinander geneigt, und zwar von der Nutöffnung 13 bis zum Nutgrund 12. Hierdurch ergibt sich für die jeweilige Aufnahmenut 11 ein konischer Nutquerschnitt, der sich bis zur Nutöffnung 13 aufweitet. Mit Hilfe eines derartigen konischen Nutquerschnitts können sehr starke Relativlagenänderungen zwischen benachbarten Wandsegmenten 2, 3 vom Dichtelement 15 toleriert werden. 2 deutet in über triebener Darstellung eine extreme Relativlage an, bei der noch immer eine hinreichende Abdichtungswirkung erzielt werden kann.At the in 2 In the embodiment shown, the groove walls run 14 inclined to each other, from the slot opening 13 to the bottom of the groove 12 , This results for the respective receiving groove 11 a conical groove cross-section extending to the slot opening 13 expands. With the help of such a conical groove cross-section can very strong relative position changes between adjacent wall segments 2 . 3 from the sealing element 15 be tolerated. 2 indicates an exaggerated representation of an extreme relative position, in which still a sufficient sealing effect can be achieved.

Für eine Ausführungsform der 2 und 3, bei der die Aufnahmenuten 11 jeweils einen konischen Nutquerschnitt besitzen, werden für das Verhältnis von Abstand A zu Dicke S Werte bevorzugt, die in einem Bereich von 1,2 bis 1,9 liegen. Beim konischen Nutquerschnitt ist entscheidend, dass der Abstand A unmittelbar am Nutgrund 12 gemessen wird, wie dies in 3 angedeutet ist. Des Weiteren erfolgt die Dimensionierung der Nutgeometrie zweckmäßig so, dass ein Verhältnis von einer an der Nutöffnung 13 gemessenen Öffnungsweite B zum Abstand A Werte besitzt, die in einem Bereich von 1,2 bis 4 liegen. Zusätzlich oder alternativ kann außerdem ein Verhältnis von einer Nuttiefe T zur Dicke S des Dichtelements 15 so gewählt werden, dass es Werte aufweist, die in einem Bereich von 10 bis 35 liegen. Durch die Dimensionen von Abstand A, Öffnungsweite B und Nuttiefe T kann ein Konuswinkel α, mit dem die Nutwände 14 gegeneinander geneigt sind, ermittelt werden.For one embodiment of the 2 and 3 in which the recording grooves 11 each have a conical groove cross-section, values are preferred for the ratio of distance A to thickness S, which are in a range of 1.2 to 1.9. When conical groove cross-section is crucial that the distance A directly at the bottom of the groove 12 is measured, as in 3 is indicated. Furthermore, the dimensioning of the slot geometry is expediently such that a ratio of one at the slot opening 13 measured opening width B to the distance A has values that are in a range of 1.2 to 4. Additionally or alternatively, a ratio of a groove depth T to the thickness S of the sealing element 15 be chosen to have values ranging from 10 to 35. Due to the dimensions of distance A, opening width B and groove depth T, a cone angle α, with which the groove walls 14 are inclined against each other, are determined.

4 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nutgeometrie. Die Aufnahmenut 11 weist hier einen konischen Querschnittsabschnitt 16 und einen daran anschließenden konstanten Querschnittsabschnitt 17 auf. Die beiden Querschnittsabschnitte 16, 17 gehen direkt ineinander über. Während sich der konische Querschnittsabschnitt 16 bis zu Nutöffnung 13 erstreckt und sich dabei aufweitet, erstreckt sich der konstante Querschnittsabschnitt 17 bis zum Nutgrund 12 und charakterisiert sich dadurch, dass sich in ihm die Nutwände 14 parallel zueinander erstrecken. Auch hier wird eine Variante bevorzugt, bei der das Verhältnis von Abstand A der Nutwände 14 zur Dicke S des Dichtelements 15 Werte aufweist, die in einem Bereich von 1,2 bis 1,9 liegen. Des Weiteren kann es auch hier zweckmäßig sein, ein Verhältnis von Öffnungsweite B zu Abstand A so zu wählen, dass daraus Werte resultieren, die in einem Bereich von 1,2 bis 4 liegen. Außerdem kann auch hier ein Verhältnis von der gesamten Nuttiefe T zu Dicke S in einem Bereich von 10 bis 35 liegen. Für die Dimensionierung des konischen Querschnittabschnitts 16 wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der ein Verhältnis von einer Tiefe K des konischen Querschnittabschnitts 16 zur gesamten Nuttiefe T Werte aufweist, die in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 liegen. Auch hier lässt sich ein Konuswinkel α aus den genannten Verhältnissen bzw. aus den genannten Dimensionen Abstand A, Nuttiefe T, Öffnungsweite B und Tiefe K des konischen Querschnittabschnitts 16 ermitteln. 4 shows a special embodiment of a groove geometry according to the invention. The receiving groove 11 here has a conical cross section section 16 and a subsequent constant cross-sectional portion 17 on. The two cross-sectional sections 16 . 17 go directly into each other. While the conical cross section section 16 up to slot opening 13 extends and widens, the constant cross-sectional portion extends 17 to the bottom of the groove 12 and characterized by the fact that in him the groove walls 14 extend parallel to each other. Again, a variant is preferred in which the ratio of distance A of the groove walls 14 to the thickness S of the sealing element 15 Has values ranging from 1.2 to 1.9. Furthermore, it may also be appropriate here to choose a ratio of opening width B to distance A such that values resulting therefrom are in the range from 1.2 to 4. In addition, here too, a ratio of the total groove depth T to thickness S may be in a range of 10 to 35. For the dimensioning of the conical cross section section 16 an embodiment is preferred in which a ratio of a depth K of the conical cross-section portion 16 to the total groove depth T has values ranging from 0.1 to 0.8. Here, too, a cone angle α can be determined from the stated ratios or from the dimensions mentioned, distance A, groove depth T, opening width B and depth K of the conical cross-section 16 determine.

Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist außerdem der Nutgrund 12 abgerundet bzw. ausgerundet. Diese Ausrundung kann beispielsweise mit einem Radius R realisiert sein, wobei sich für ein Verhältnis von Radius R zu Abstand A Werte als sinnvoll erwiesen haben, die in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 liegen. Obwohl bei den anderen hier gezeigten Ausführungsformen der Nutgrund 12 nicht abgerundet dargestellt ist, ist klar, dass ein abgerundeter Nutgrund 12 für alle Ausführungsformen zweckmäßig sein kann, wobei vorzugsweise auch bei den anderen Ausführungsformen die oben genannte Berechnungsvorschrift für den Radius R herangezogen werden kann.In the embodiment according to 4 is also the groove bottom 12 rounded or rounded. This rounding off can be realized, for example, with a radius R, with values that have proven useful for a ratio of radius R to distance A which lie in a range from 0.1 to 0.5. Although in the other embodiments shown here, the groove bottom 12 not shown rounded, it is clear that a rounded groove bottom 12 may be appropriate for all embodiments, wherein preferably also in the other embodiments, the above-mentioned calculation rule for the radius R can be used.

Bei der Ausführungsform der 5 und 6 ist das eine hier rechts dargestellte Wandsegment 3 an seiner Innenseite 9 mit einem Vorsprung 18 ausgestattet, der von der Stirnseite 7 dieses Wandsegments 3 absteht. Quasi komplementär dazu ist das links dargestellte andere Wandsegment 2 an seiner Innenseite 9 mit einer Ausnehmung 19 ausgestattet, die an der Innenseite 6 dieses Wandsegments 2 ausgespart ist. Vorsprung 18 und Ausnehmung 19 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Vorsprung 18 in die Ausnehmung 19 hineinragt und zwar so, dass sich für den Spalt 8 eine spezielle Geometrie ergibt. Durch das Zusammenwirken von Vorsprung 18 und Ausnehmung 19 ist das Dichtelement 19 vor einer direkten Beaufschlagung mit Heißgasen aus dem Heißgaspfad 4 geschützt. Grundsätzlich kann jede der zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einer derartigen Vorsprung-Ausnehmungs-Kombination 18-19 ausgestattet sein.In the embodiment of the 5 and 6 this is a wall segment shown here on the right 3 on its inside 9 with a lead 18 equipped, from the front 7 this wall segment 3 projects. Quasi complementary to this is the other wall segment shown on the left 2 on its inside 9 with a recess 19 equipped on the inside 6 this wall segment 2 is omitted. head Start 18 and recess 19 are coordinated so that the lead 18 into the recess 19 protrudes in such a way that for the gap 8th gives a special geometry. Through the interaction of Vorsprung 18 and recess 19 is the sealing element 19 before a direct application of hot gases from the hot gas path 4 protected. In principle, any of the previously described embodiments can be combined with such a projection-recess combination 18 - 19 be equipped.

Die Ausführungsform der 5 und 6 ist außerdem mit wenigstens einem Kühlkanal 20 ausgestattet, der ein Kühlmedium von einem nicht dargestellten Einlass zu einem Auslass 21 transportiert, der hier in den Spalt 8 einmündet. Der Kühlkanal 20 ist hierbei durch das eine Wandsegment 3 bis zu dessen Stirnseite 7 geführt. Grundsätzlich ist es ebenso möglich, den Kühlkanal 20 nicht im Spalt 8, sondern an der Innenseite 9 des jeweiligen Wandsegments 3 enden zu lassen. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ auch das andere Wandsegment 2 mit wenigstens einem derartigen Kühlkanal 20 ausgestattet sein.The embodiment of the 5 and 6 is also with at least one cooling channel 20 equipped with a cooling medium from an inlet, not shown, to an outlet 21 transported, here in the gap 8th opens. The cooling channel 20 is here by the one wall segment 3 up to its front side 7 guided. Basically, it is also possible to use the cooling channel 20 not in the gap 8th but on the inside 9 of the respective wall segment 3 to end. Furthermore, additionally or alternatively, the other wall segment 2 with at least one such cooling channel 20 be equipped.

Es ist klar, dass ein derartiger Kühlkanal 20 auch bei einer der anderen, zuvor beschriebenen Ausführungsformen in entsprechender Weise realisiert werden kann.It is clear that such a cooling channel 20 can also be realized in a corresponding manner in one of the other embodiments described above.

Von besonderer Bedeutung ist nun, dass dieser Vorsprung 18 mit einem konischen Querschnitt ausgestattet ist, so dass sich der Vorsprung 18 bis zum Spalt 8 hin verjüngt. Mit Hilfe der Konizität des Vorsprungs 18 können die benachbarten Wandsegmente 2, 3 Relativbewegungen zueinander durchführen, ohne dass es dabei zu einem Kontakt zwischen dem Vorsprung 18 und einer dem Vorsprung 18 zugewandten Wand 22 der Ausnehmung 19 kommt. Mit anderen Worten, der Spalt 8 bleibt stets hinreichend weit geöffnet, um einen schädlichen Kontakt der im Verbindungsbereich 5 miteinander gekoppelten Wandsegmente 2, 3 zu vermeiden, und eine Sperrung des Kühlkanals 20 zu verhindern.Of particular importance now is that this lead 18 equipped with a conical cross-section, so that the projection 18 to the gap 8th rejuvenated. With the help of the conicity of the projection 18 can the adjacent wall segments 2 . 3 Perform relative movements to each other, without causing a contact between the projection 18 and one the lead 18 facing wall 22 the recess 19 comes. In other words, the gap 8th always remains sufficiently wide open to avoid harmful contact in the connection area 5 coupled with each other wall segments 2 . 3 to avoid, and a blocking of the cooling channel 20 to prevent.

Für ein Verhältnis von einer Länge D des Vorsprungs 18 zu einer Enddicke E des Vorsprungs 18 an dessen freien Ende 23 haben sich Werte als vorteilhaft herausgestellt, die in einem Bereich von 1,5 bis 6 liegen. Die Länge D des Vorsprungs 18 ist dabei die Dimension, mit welcher der Vorsprung 18 von der übrigen Stirnseite 7 des jeweiligen Wandsegments 3 absteht. Das freie Ende 23 des Vorsprungs 18 liegt am Spalt 8.For a ratio of a length D of the projection 18 to a final thickness E of the projection 18 at its free end 23 values that range from 1.5 to 6 have been found to be advantageous. The length D of the projection 18 is the dimension with which the projection 18 from the other front side 7 of the respective wall segment 3 projects. The free end 23 of the projection 18 is at the gap 8th ,

Zusätzlich oder alternativ kann ein Verhältnis von einer Spaltweite C zwischen dem Vorsprung 18 und der Ausnehmung 19 zur genannten Enddicke E des Vorsprungs 18 so gewählt werden, dass es Werte aufweist, die in einem Bereich von 1,0 bis 5 liegen. In 5 und 6 ist erkennbar, dass die Spaltweite C ohne Berücksichtigung einer ggf. vorhandenen Abflachung 24 gemessen wird, die ggf. am Übergang zwischen Spalt 8 und Innenseite 9 des jeweiligen Wandsegments 2 vorgesehen sein kann.Additionally or alternatively, a ratio of a gap width C between the projection 18 and the recess 19 to said end thickness E of the projection 18 be selected to have values ranging from 1.0 to 5. In 5 and 6 It can be seen that the gap width C without consideration of any existing flattening 24 is measured, if necessary, at the transition between gap 8th and inside 9 of the respective wall segment 2 can be provided.

Für den Konuswinkel α des Vorsprungs 18 können Werte zweckmäßig sein, die in einem Bereich von 2° bis 60° liegen. Bevorzugt werden dabei Werte von 5° bis 15°.For the cone angle α of the projection 18 Values ranging from 2 ° to 60 ° may be appropriate. Values of 5 ° to 15 ° are preferred.

Bei der in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsform sind die Aufnahmenuten 11 wie bei der Ausführungsform der 2 und 3 geformt. In entsprechender Weise erfolgt auch die Abstimmung der Dimensionierung des Dichtelements 15.In the in the 5 and 6 embodiment shown are the grooves 11 as in the embodiment of 2 and 3 shaped. In a corresponding manner, the coordination of the dimensioning of the sealing element takes place 15 ,

Es ist klar, dass anstelle dieser Dichtungsvariante auch die in den 1 oder 4 gezeigten Varianten zur Anwendung kommen können.It is clear that instead of this seal variant also in the 1 or 4 shown variants can be used.

11: Wandstrukturwall structure
22: Wandsegmentwall segment
33: Wandsegmentwall segment
44: HeißgaspfadHot gas path
55: Verbindungsbereichconnecting area
66: Stirnseite von 2 Front side of 2
77: Stirnseite von 3 Front side of 3
88th: Spaltgap
99: Innenseite von 2, 3 Inside of 2 . 3
1010: Außenseite von 2, 3 Outside of 2 . 3
1111: Aufnahmenutreceiving groove
1212: Nutgrundgroove base
1313: Nutöffnungslot opening
1414: Nutwandgroove wall
1515: Dichtelementsealing element
1616: konischer Querschnittsabschnitt von 11 conical cross section of 11
1717: konstanter Querschnittsabschnitt von 11 constant cross section of 11
1818: Vorsprunghead Start
1919: Ausnehmungrecess
2020: Kühlkanalcooling channel
2121: Auslass von 20 Outlet of 20
2222: Wand von 19 Wall of 19
2323: Ende von 18 End of 18
2424: Abflachungflattening
AA: Abstand zwischen 14 distance between 14
SS: Dicke von 15 Thickness of 15
TT: Nuttiefe von 11 Groove depth of 11
BB: Öffnungsweite von 11 Opening width of 11
αα: Konuswinkelcone angle
KK: Tiefe von 16 Depth of 16
DD: Länge von 18 length of 18
Ee: Enddicke von 18 Final thickness of 18
CC: Spaltweite von 8 Gap width of 8th
RR: Radius der Rundung von 12 Radius of rounding of 12

Claims

Wall structure for limiting a hot gas path ( 4 ) in a gas turbine or in a combustion chamber, in particular a gas turbine, - with at least two wall segments ( 2 . 3 ), which are in a connection area ( 5 ) are arranged adjacent to each other, - wherein in the connection area ( 5 ) an end face ( 6 ) of the one wall segment ( 2 ) an end face ( 7 ) of the other wall segment ( 3 ) is arranged opposite, - wherein the end faces ( 6 . 7 ) are spaced from each other and between them a gap ( 8th ) formed by a hot gas path ( 4 ) facing inside ( 9 ) of the wall segments ( 2 . 3 ) to one of the hot gas path ( 4 ) facing away from outside ( 10 ) of the wall segments ( 2 . 3 ), - the end faces ( 6 . 7 ) one to the gap ( 8th ) open receiving groove ( 11 ), wherein a gap ( 8th ) bridging sealing element ( 15 ) in the mutually opposite receiving grooves ( 11 ), characterized in that a ratio of one to a groove bottom ( 12 ) of the respective receiving groove ( 11 ) measured distance (A) between two mutually opposite groove walls ( 14 ) of the respective receiving groove ( 11 ) to a thickness (S) of the sealing element ( 15 ) is greater than or equal to 1.1.

Wall structure according to claim 1, characterized in that - the groove walls ( 14 ) extend parallel to each other, - that the ratio of distance (A) to thickness (S) is in a range of 2.5 to 3.5.

Wall structure according to claim 1, characterized in that - each receiving groove ( 11 ) one up to a slot opening ( 13 ) widening conical groove cross section with up to the groove bottom ( 12 ) inclined mutually extending groove walls ( 14 ), that the ratio of the distance (A) to the thickness (S) is in a range of 1.2 to 1.9.

Wall structure according to claim 3, characterized in that a ratio of one at the Nutöftnung ( 13 ) measured opening width (B) to the groove bottom ( 12 ) measured distance (A) is in a range of 1.2 to 4.

Wall structure according to claim 3 or 4, characterized in that a ratio of a groove depth (T) to the thickness (S) of the sealing element ( 15 ) is in a range of 10 to 35.

Wall structure according to claim 1, characterized in that each receiving groove ( 11 ) one up to a slot opening ( 13 ) widening conical cross section ( 16 ) with mutually inclined groove walls ( 14 ) and a subsequent, down to the bottom of the groove ( 12 ) extending constant cross-sectional portion ( 16 ) with mutually parallel groove walls ( 14 ) having.

Wall structure according to claim 6, characterized that the ratio from distance (A) to thickness (S) is in a range of 1.2 to 1.9.

Wall structure according to claim 6 or 7, characterized in that a ratio of one at the slot opening ( 13 ) measured opening width (B) to the groove bottom ( 12 ) measured distance (A) is in a range of 1.2 to 4.

Wall structure according to one of claims 6 to 8, characterized in that a ratio of a groove depth (T) to the thickness (S) of the sealing element ( 15 ) is in a range of 10 to 35.

Wall structure according to one of claims 6 to 9, characterized in that a ratio of a depth (K) of the conical cross-sectional portion ( 16 ) to a groove depth (T) in a range of 0.1 to 0.8.

Wall structure according to one of claims 1 to 10, characterized in that the groove bottom ( 12 ) is rounded.

Wall structure according to claim 11, characterized in that - the groove bottom ( 12 ) is radiused with a radius (R), that a ratio of radius (R) to distance (A) is in a range of 0.1 to 0.5.

Wall structure according to one of claims 1 to 12, characterized in that the sealing element ( 15 ) has a rectangular cross-section with or without rounded corners.

Wall structure according to the preamble of claim 1, in particular according to one of claims 1 to 13, in which the one wall segment ( 3 ) on the inside ( 9 ) one from the front ( 7 ) protruding projection ( 18 ), which in a recess ( 19 protruding into the front side ( 6 ) of the other wall segment ( 2 ) on the inside ( 9 ), characterized in that the projection ( 18 ) has a conical cross section extending to the gap ( 8th ) tapers.

Wall structure according to claim 14, characterized in that a ratio of one length (D) of the projection ( 18 ), with which this from the other end face ( 7 ) protrudes to a final thickness (E) of the protrusion (E) 18 ) at the gap ( 8th ) end ( 23 ) is in a range of 1.5 to 6.

Wall structure according to claim 14 or 15, characterized in that a ratio of a gap width (C) between projection ( 18 ) and recess ( 19 ) to a final thickness (E) of the protrusion (E) 18 ) at the gap ( 8th ) end ( 23 ) is in a range of 1.0 to 5.

Wall structure according to one of claims 14 to 16, characterized in that a cone angle (α) of the projection ( 18 ) is in a range of 2 ° to 60 °.